溫州沿海大型塑料垃圾排放特征研究

鄧 婷,高俊敏,吳文楠,錢玉林,安立會

溫州沿海大型塑料垃圾排放特征研究

鄧 婷1,2,高俊敏1,吳文楠1,2,錢玉林2,安立會2*

(1.重慶大學三峽庫區生態環境教育部重點實驗室,重慶 400045；2.中國環境科學研究院環境基準與風險評估國家重點實驗室,北京 100012)

通過調查溫州濱海地區近岸海上漁業、航運碼頭、濱海旅游及餐飲業等行業塑料垃圾的排放,分析行業區域塑料垃圾賦存特征,并初步估算各行業塑料垃圾排放量.結果表明:海上漁業活動區中,以避風塘漁港(S4)塑料垃圾占比最高(91.68%),且以聚乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯塑料為主,而東沙漁港(S2)和霞關海水養殖區(S6)以聚苯乙烯泡沫為主,占比分別為26.75%和23.66%.海灘餐飲活動區的塑料垃圾最少,塑料垃圾占比為33.13%.各活動區塑料垃圾的主要類型有塑料袋、塑料瓶、塑料盒、塑料管及破碎的塑料塊.據估算,海上漁業活動區與濱海旅游區年排放塑料垃圾量約為1.21×104t/a.為從根本上防治海洋塑料垃圾和海洋微塑料污染,需首先對沿海各行業的塑料垃圾排放源頭加強管理,如海水養殖與海洋捕撈活動.

塑料垃圾；海洋漁業；濱海旅游；海洋航運；排放

2015年,聯合國環境大會將海洋塑料垃圾和海洋微塑料列入全球亟待解決的第二大環境問題,塑料垃圾產生的生態危害與全球氣候變化、臭氧耗竭及海洋酸化并列為全球性環境災難問題, 聯合國、歐盟、G20、G7、APEC及東亞峰會等國際組織和多邊框架都給予了高度關注.當前,聯合國環境規劃署正在探討實施海洋塑料垃圾和微塑料約束性法律機制的可能性.可以預見,在未來的一個時期,如何消減和防治海洋塑料垃圾和微塑料污染將是全球環境和區域海洋環境熱點問題之一,也是國際履約談判的主要議題之一.

據估算,全球每年有480萬t到1270萬t的塑料垃圾進入海洋,導致大面積海域受到塑料垃圾的污染[1-3],如在太平洋上的海洋漂浮垃圾就已達300多萬km2[4].大塊塑料垃圾的出現不僅造成觀賞美學下降,影響海洋旅游業的健康發展[5],并對各種海洋生物健康和生態系統穩定造成潛在威脅[6-7].一是大塊塑料垃圾被海洋生物主動或被動攝入體內,堵塞腸道最終導致生物因饑餓死亡,二是大塊塑料垃圾如漁網纏繞生物,導致生物無法攝食和逃避,最終被捕食或因饑餓而死亡.研究表明,廢棄漁網魚線會纏繞大型海洋魚類[8-9]、海龜[10]、海鳥[11-12]以及海豹[13-14]等.各類塑料垃圾不僅易被各類海洋生物攝食或纏繞引起生物死亡[15-16],還易于物理破碎而變成小塊塑料甚至微塑料(粒徑小于5mm的塑料顆粒)[17-18].微塑料被海洋生物攝食后會對生物產生不利影響,繼而對海洋生態和人體健康產生潛在風險[19-22].

我國是塑料生產和消費大國,不完善的垃圾分類和回收體系導致廢舊塑料向環境大量無序排放.2015年,有研究指出中國是沿海國家中向海洋排放塑料垃圾最多的國家[23],而東亞區域海的塑料垃圾爭端也是近年中日韓政府間的談判重點[24],這些均給我國帶來極大的負面影響.盡管《中國海洋環境狀況公報》[25]報道我國近海67%的海漂塑料垃圾、91%海灘塑料垃圾來源于陸地,但對于海洋塑料垃圾具體的排放來源仍未見報道,無法有效支撐海洋塑料垃圾的排放管理.本研究基于對溫州沿海漁業活動、海灘旅游、航運碼頭以及海灘餐飲等行業塑料垃圾排放特征的調查和塑料垃圾組成的分析, 初步估算了沿海典型行業排放大型塑料垃圾的強度和特征,以期為后續從行業角度開展海洋垃圾污染防控提供科學依據.

1 材料與方法

1.1 溫州濱海垃圾采集

圖1 溫州沿海塑料垃圾調查點

本研究以溫州沿海海上漁業、海灘旅游、航運碼頭以及海灘餐飲業為調查行業,按區域布設四個重點行業的14個采樣點(S1~14),其中海上漁業分為漁港區域和海水養殖區,S1~5為漁港區域,S6為海水養殖區,S7~10為風景區海灘,S11~12為航運區碼頭,S13~14為餐飲業,采樣點分布見圖1.每個采樣點隨機布設3個調查樣方(1.0×1.0m),并收集樣方內所有垃圾,對塑料垃圾和其他垃圾稱重并計算塑料垃圾重量百分比(0.1g);并對塑料垃圾進行單獨分類并計數稱重,計算各類塑料垃圾重量百分比(0.1g).

1.2 行業塑料垃圾入海量估算

通過現場采集和對行業部門走訪調查,分析各調查點垃圾組成特性和垃圾中塑料垃圾占比,按照以下方法估算各行業塑料垃圾年入海量.

1)漁港區

調查了溫州市三盤漁港(S1)、東沙漁港(S2)、霞關漁港(S3)、避風塘漁港(S4)以及藍田漁港(S5)五個漁業港口.根據現場調查,初步估算出漁業捕撈人員每年產生的塑料垃圾總1估算方法如式(1):

總1=1×1× 1% ×1× 50% +××1(1)

式中:1為海洋捕撈的從業人員量;1為每人每天的生活垃圾產生量.根據《第一次全國污染源普查生活源》的產排污系數手冊[26],1按0.8kg/(人·d)計算,其中塑料垃圾按照占比1%計算(重量比,實測值);1為捕撈人員的海上工作時間,考慮到休漁期和自然因素,設定每年出海捕撈時間為180d;經調查,當前海洋漁業部門對漁業港口和海洋捕撈漁船產生的垃圾(包括塑料垃圾)處理處置未做出特定管理規定,結合現場走訪調查結果,按照50%生活塑料垃圾被丟棄入海計算;為近海捕撈漁船數量;為每艘漁船每年因非故意損壞聚苯乙烯泡沫保溫箱數量,據調查,每艘漁船每年采購聚苯乙烯泡沫保溫箱約3000~5000個,按照每艘漁船每年因非故意損壞泡沫保溫箱30個計算;1為泡沫保溫箱的質量(0.5kg/個,實測值).

2)近岸海水養殖區

調查了溫州市霞關鎮海水養殖區(S6).根據養殖公開數據和現場調查的海水養殖區養殖模式和塑料漁具使用方式,估算海水養殖過程中的因養殖和人為活動產生的塑料垃圾排放量(包括泡沫浮箱、網片以及養殖人員產生的生活垃圾)總2.估算方法見式(2):

總2=×× 25% ×2+×3×× 20% ×

50% +2×1× 1% ×2× 100% (2)

式中:為溫州沿海地區海水養殖面積;為浮箱用量,根據現場調查浮箱使用量約0.75個/m2水域,每年因破損而丟棄入海量大約占總用量的25%;2為泡沫浮箱的質量(2.0kg/個);3為網片的質量(0.8kg/m2,實測值);為網片用量(5m2網片/m2水域,實際調查估算值),每年按照20%替換量計算,同時50%替換下來的網片被丟棄入海;2為海上漁業的從業人員量;2為養殖人員的海上工作時間,考慮生產季節、天氣和節假日因素,全年工作時間按照300d計算.結合現場調查和漁業捕撈船垃圾回收管理現狀,按照生活垃圾100%被丟棄入海計算.

3)海灘旅游區

調查了溫州漁寮景區(S7)、大沙岙景區(S8)、半屏山景區(S9)以及平陽西灣風景區(S10)四個海灘旅游區.根據現場調查和公開數據,初步估算每年濱海海灘旅游排放入海的塑料垃圾量總3.估算方法見式(3):

總3=3×2× 96% × 26% ×3× 10% (3)

式中:3為旅游區游客量;2為風景區游客每人每天產生垃圾量[0.29kg/(人·d)],其中96%是不可降解類垃圾,塑料類垃圾占不可降解垃圾總重的26%[27];3為風景區的營業時間,考慮5~10月份為濱海旅游的旺季,全年營業時間按照180d計算.另外,假設10%的塑料垃圾最終會進入海洋[28].

2 結果與討論

2.1 溫州市濱海塑料垃圾污染特征

溫州沿海海上漁業區、海灘旅游區、航運碼頭區以及海灘餐飲區塑料類垃圾的平均密度分別為3.76、2.77、2.37以及0.82g/m2,其中聚苯乙烯泡沫垃圾的平均密度分別為0.18、0.18、0.02以及0.14g/m2(圖2).

在調查的所有站點中,塑料垃圾重量占比平均為43.72%,高于荷蘭庫拉索(13.7%)[29],接近澳大利亞北部灣(45%)[30]和日本海東海灘(53.8%)[31],但低于歐洲西部和北部沿海地區海灘(79.25%)[32].具體來講,在海上漁業區,塑料垃圾重量占比平均為49.71%±27.13%.其中,避風塘漁港(S4)塑料垃圾重量占比甚至高達91.68%,然而霞關漁港(S3)的塑料垃圾占比(11.24%)明顯低于避風塘漁港(S4),這與各漁港?？繚O船數量、漁港周邊商業活動強度等直接相關.濱海旅游區海灘塑料垃圾重量占比平均為34.14%±16.76%,其中最高的是平陽西灣海灘(S10),為68.31%.在航運碼頭區,國企萬噸碼頭(S11)的塑料垃圾主要由塑料袋(44.42%)和塑料瓶(55.58%)組成,而民營龍灣交通碼頭(S12)的塑料垃圾類型較多,并以塑料塊為主(73.95%).并且小規模的民營碼頭塑料占比(如龍灣交通碼頭(S12)為86.82%)明顯高于大規模的國企萬噸碼頭(如萬噸碼頭(S11)塑料垃圾占比為24.29%).經現場走訪,發現國企碼頭對大型航運船只垃圾處理的管理較為規范,具有嚴格的垃圾收集和轉運機制,而民營碼頭對船只垃圾收集的管理則較為松散,垃圾隨意丟棄問題比較嚴重.

圖2 各行業區域塑料垃圾以及泡沫垃圾的密度分布

各行業區塑料垃圾組成如圖3所示.在漁港區,塑料瓶是主要的塑料垃圾類型,如三盤漁港(S1)和藍田漁港(S5),塑料瓶占塑料垃圾總重的60.02%和57.18%.在東沙漁港(S2),同時還有大量泡沫垃圾(26.75%),并且塑料垃圾類型也最多,包括塑料塊(15.32%)、塑料膠管(24.56%)、塑料盒(4.00%)以及塑料袋(29.37%),說明東沙漁港具有較高的作業強度但環境管理水平松散.在霞關漁港(S3),僅發現塑料袋與塑料塊兩種類型的塑料垃圾,并且塑料塊(93.86%)多為一些塑料打火機以及塑料盆碎塊等,說明漁港區垃圾主要是生活垃圾排放.而避風塘漁港(S4)的塑料類垃圾比較單一,僅為日常使用的塑料袋,說明該漁港環境管理水平相對較好.在霞關鎮海水養殖區(S6)有5種類型的塑料類垃圾存在,并且泡沫垃圾占比23.66%,可能是與網箱養殖使用了大量的泡沫浮標以及保溫箱等因素有關,但不同于東沙漁港(S2),塑料飲料瓶是霞關鎮海水養殖區(S6)的主要塑料垃圾類型(55.59%),主要來源于養殖從業人員的日常生活隨意丟棄.

在旅游區海灘散落有大量泡沫和塑料袋等塑料垃圾,如漁寮景區海灘(S7)和半屏山景區海灘(S9)的塑料垃圾主要是塑料塊,占比分別為32.26%和36.78%,其次為塑料袋,占比約25.00%.其中漁寮景區海灘(S7)有30.85%的塑料瓶類垃圾,而半屏山景區海灘(S9)泡沫垃圾達到26.79%,是本次調查區中最高的區域.大沙岙景區海灘(S8)和平陽西灣景區海灘(S10)塑料垃圾主要是塑料袋,占比分別高達92.55%和60.40%,同時也有少量的泡沫垃圾(<2%).另外，盡管海灘旅游區都設有垃圾回收裝置,但海灘仍隨處可見各類垃圾,包括泡沫碎片、塑料包裝袋、塑料餐盒、魚線、瓶蓋、木板以及煙頭等,更多是由海浪將海漂垃圾卷挾至海灘上所致.對于濱海景區海灘塑料垃圾組成,調查結果與國外海灘垃圾的組成有一定的差異.如美國墨西哥灣蒙特雷灣海灘除了塑料垃圾,還發現了橡膠、玻璃、金屬、織物以及肥料顆粒等垃圾,其中聚乙烯泡沫塑料最多,占垃圾總量的41%[33]. Bravo等[34]對智利海灘的調查發現,除了塑料、香煙頭以及玻璃碎片在海灘垃圾中占有較高比例,也發現布料以及聚苯乙烯泡沫快餐盒等垃圾,說明陸源生活垃圾是海洋塑料垃圾的主要來源,這與《中國海洋環境狀況公報》[25]報道一致.在濱海餐飲區,洞頭開元賓館(S13)以及霞關漁港飯店(S14)垃圾堆放點均發現了塑料瓶、塑料袋以及塑料盒,并且塑料袋與塑料瓶均是塑料垃圾的主要組成.

根據調查塑料垃圾的材質類型,可知不同行業區域塑料垃圾主要包括聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚酯(PET)、聚苯乙烯(PS)以及聚丙烯(PP)五類材質的塑料垃圾(圖4).其中PE材質的塑料垃圾尤其塑料購物袋最為普遍,占所有塑料垃圾重量比的6.14%~100%,并且在9個調查區中HDPE塑料垃圾的重量比最高達到了93.36%.與PE材質的塑料垃圾相比,PET和PS塑料垃圾占比則相對較低,如PS塑料垃圾僅東沙漁港(S2,26.75%)及霞關鎮海水養殖區(S6,23.66%)較高.在沿海旅游區,PP材質的塑料垃圾普遍存在,重量比范圍在3.27%~27.82%.

圖3 各行業區域不同類型塑料垃圾分布

圖4 溫州沿海海洋塑料垃圾類型

2.2 溫州市海濱塑料垃圾行業源貢獻探討

為從源頭了解各行業對海洋塑料垃圾的貢獻,本研究對海上漁業(包括漁業港口和海水養殖兩部分)以及海灘旅游等行業的塑料垃圾年排放量進行了初步估算.結果表明(表1),海水養殖塑料垃圾入海量貢獻為1.09×104t/a,而漁業港口貢獻相對較低,為49.74t/a.盡管海灘旅游的活動人數遠大于海上漁業的從業人員人數,海上漁業的塑料垃圾年入海量仍遠高于海灘旅游業(1.17×103t/a),這主要是由于在海上漁業生產活動中大量使用了泡沫浮箱和網片,長時間使用后因自然磨損和生物破壞導致大量廢棄漁網和泡沫浮箱被丟棄入海而造成,這與該區域塑料垃圾主要是聚苯乙烯泡沫(用于浮箱和保溫箱)實際結果(圖3)一致.聚苯乙烯泡沫的廣泛使用造成區域海洋微塑料污染[35-37],是海洋微塑料的主要來源之一,這已在山東沿海[35-38]和蒙古霍夫斯戈爾湖[39]得到了證實.盡管本研究并未對因破損丟棄入海的捕撈漁網進行估計,但根據全球每年商業漁具丟棄量0.13~13.5萬t[40-41],漁業捕撈廢棄漁網對海洋塑料垃圾貢獻量不容忽視.因此海上漁業(養殖和捕撈)對海洋塑料垃圾尤其泡沫塑料污染的貢獻應引起高度重視.

在本研究中,溫州濱海旅游業塑料垃圾年入海量為1.17×103t,明顯低于加利福尼亞州洛杉磯縣 (3600t/a)[42]以及俄勒岡州(9600t/a)海灘垃圾產生量[43].旅游區海灘垃圾的產生量與游客人數成正比[44],洛杉磯縣和俄勒岡州海灘游客人數遠大于溫州濱海旅游區海灘游客人數,所以其產生的塑料垃圾較溫州旅游海灘更高.因此,旅游區海灘產生的塑料垃圾仍不容忽視.另外,盡管本研究未能對海灘餐飲塑料垃圾入海量進行估算,但根據現場調查,漁業港口餐飲從業人員時有將餐廚垃圾和生活垃圾直接傾倒入?，F象.對于航運碼頭,規模較大的國企碼頭(萬噸級及以上)具備完整的垃圾回收機制,但小規模的民企碼頭(千噸級及以下)缺乏統一管理,存在各類垃圾(包括塑料垃圾)隨意丟棄入海的普遍現象.

表1 溫州市重點行業塑料垃圾年排放量

表2 世界各地海灘塑料垃圾分布特征

圖5 近10年溫州市海灘塑料垃圾密度變化趨勢

在當前溫州沿海塑料垃圾排放強度下,溫州海灘塑料垃圾密度低于全國海灘塑料垃圾的平均密度(3.62g/m2)[45].并且與國外相關調查相比,溫州市海灘的塑料垃圾密度也處于中等偏下的水平(表2),接近于俄羅斯海灘塑料垃圾的平均密度3.14g/m2和印度海灘塑料垃圾的平均密度3.24g/m2[46],低于日本海灘塑料垃圾的平均密度11.53g/m2[31]以及約旦海岸塑料垃圾的平均密度850g/m2[47],但明顯高于美國安奇卡島海灘的塑料垃圾密度0.255g/m2[48].結合《溫州市海洋質量公報》[49](2008~2016年)(圖5), 2015年之后海灘塑料垃圾數量保持相對平穩(平均密度分別為2.84g/m2(2015)、2.85g/m2(2016)和2.72g/m2(2017,本研究)),這可能與近年溫州市實施嚴格的《海洋環境保護規劃2011-2020》[50]有關.

2.3 海洋塑料垃圾管理政策建議

從本次溫州沿海所調查行業排放大型塑料垃圾的結果可知,近海漁業活動(近岸水產養殖與漁業捕撈)對海洋垃圾的貢獻量最大,而海洋航運的貢獻量最小.為從源頭控制海洋垃圾的輸入,建議如下:

(1)完善國家海洋垃圾管理的相關法律制度.盡管2017年實施新修訂的《中華人民共和國海洋環境保護法》對海洋傾倒廢棄物做出明確規定,但尚未對沿海與海上生產生活垃圾排放做出明確規定,相關管理缺失.因此急需完善相關法律內容,為后續海洋垃圾管理提供法律依據;

(2)加強海洋漁業生產和生活活動中的塑料垃圾回收管理,加快養殖產業升級.對于養殖和捕撈活動中使用的漁網、浮筏、保溫箱等漁具廢棄物以及生活垃圾,實行分類和定點回收,建立嚴格的回收和監督體系[51-52],并考慮與漁業稅收和補貼等財政政策相關聯,從源頭切實削減入海塑料垃圾量.同時,應加快漁具替代品的研發和推廣,如以強度較大聚苯烯浮桶替代當前的普遍使用聚苯乙烯泡沫浮箱.

(3)加強沿海碼頭和旅游區的環境綜合治理.在漁業港口和濱海旅游區,劃定餐飲區和商業活動范圍,并與海岸線保持一定距離;限制生活塑料垃圾進入海水娛樂區.同時,考慮海邊風力較大情況設定有效的垃圾回收裝置.

(4)加強海洋垃圾防治的公眾宣傳和教育.從目前各國海洋垃圾管理來看[53],公眾意識不足和教育缺失是海洋塑料垃圾問題持續惡化的主要因素之一,因此急需加強沿海地區生產生活以及旅游等相關行業的海洋環境保護意識宣傳,這是解決海洋垃圾污染的根本措施.

3 結論

溫州濱海垃圾組成以塑料垃圾為主(平均密度為2.72g/m2),重量占比平均為43.72%.在各區收集的塑料垃圾中,塑料袋是垃圾主要組成.在沿海典型行業排放源中,海上漁業對海洋塑料垃圾貢獻量最大,年入海量約為1.09×104t/a,而濱海旅游業貢獻量相對較小,為1.17×103t/a.

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Study on the discharging characteristics of large plastic litters along Wenzhou coastal.

DENG Ting1,2, GAO Jun-min1, WU Wen-nan1,2, QIAN Yu-lin2, AN Li-hui2*

(1.Key Laboratory of the Three Gorges Reservoir Region’s Eco-Environment, Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400045, China; 2. State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China)., 2018,38(11)：4354~4360

The present study aimed to investigate the distribution and components of plastic litter along Wenzhou coastal for revealing the discharging characteristics of beach trash, including marine fishing aquaculture regions, shipping ports regions, tourism regions, and catering regions; then, the amounts of trash discharged from different human activities regions were estimated. The preliminary results showed that the plastic litters were the main components in Bifengtang fishing port region (S4), accounting for 91.68%, and these plastic litter was made of polyethylene, polystyrene and polypropylene mainly; while the polystyrene foam was dominated in Dongsha fishing port (S2, 26.75%) and Xiaguan aquaculture regions (S6, 23.66%). However, the percentage of plastic litter was the lowest (33.13%) in catering region with various types. And these plastic trash included plastic bags, bottles, containers, straws, and fragments. Lastly, a total of 1.21×104t/year of plastic litter was estimated to be discarded from marine fishery and tourism activities into marine environment. Thus, it is urgent to take effective actions to control the discharging sources of plastic litter, such as the marine fishing activities, to prevent the marine plastic litter and microplastics pollution further.

plastic litter；marine fishery；coastal tourism；ocean shipping；discharging

X55

A

1000-6923(2018)11-4354-07

鄧 婷(1994-),女,四川南充人,重慶大學碩士研究生,主要從事環境化學及污染控制研究.發表論文1篇.

2018-04-18

國家重點研發計劃項目(2016YFC1402206)

* 責任作者, 研究員, anlhui@163.com